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Probing the growth and mechanical properties of Bacillus subtilis biofilms through genetic mutation strategies

Synthetic and Systems Biotechnology 2022年第3期7卷 965-971页

作者： Suying Liu jiaofang huang Chen Zhang Lihua Wang Chunhai Fan Chao Zhong Division of Physical Biology and Bioimaging Center Shanghai Institute of Applied PhysicsChinese Academy of SciencesShanghaiChina University of Chinese Academy of Sciences BeijingChina School of Physical Science and Technology ShanghaiTech UniversityShanghaiChina State Key Laboratory of Bioreactor Engineering East China University of Science and TechnologyShanghaiChina Institute of Physics Swiss Federal Institute of Technology Lausanne(EPFL)LausanneSwitzerland The Interdisciplinary Research Center Shanghai Advanced Research InstituteChinese Academy of SciencesZhangjiang LaboratoryShanghaiChina School of Chemistry and Chemical Engineering Institute of Molecular MedicineRenji HospitalSchool of MedicineShanghai Jiao Tong UniversityShanghaiChina Center for Materials Synthetic Biology Shenzhen Institute of Synthetic BiologyShenzhen Institutes of Advanced TechnologyChinese Academy of SciencesShenzhenChina CAS Key Laboratory of Quantitative Engineering Biology Shenzhen Institute of Synthetic BiologyShenzhen Institutes of Advanced TechnologyChinese Academy of SciencesShenzhenChina

Bacterial communities form biofilms on various surfaces by synthesizing a cohesive and protective extracellular matrix,and these biofilms protect microorganisms against harsh environmental conditions.Bacillus subtilis is a widely used experimental species,and its biofilms are used as representative models of beneficial biofilms.Specifically,B.subtilis biofilms are known to be rich in extracellular polymeric substances(EPS)and other biopolymers such as DNA and proteins like the amyloid protein TasA and the hydrophobic protein BslA.These materials,which form an interconnected,cohesive,three-dimensional polymer network,provide the mechanical stability of biofilms and mediate their adherence to surfaces among other functional contributions.Here,we explored how genetically-encoded components specifically contribute to regulate the growth status,mechanical properties,and antibiotic resistance of B.subtilis biofilms,thereby establishing a solid empirical basis for understanding how various genetic engineering efforts are likely to affect the structure and function of biofilms.We noted discrete contributions to biofilm morphology,mechanical properties,and survival from major biofilm components such as EPS,TasA and BslA.For example,EPS plays an important role in maintaining the stability of the mechanical properties and the antibiotic resistance of biofilms,whereas BslA has a significant impact on the resolution that can be obtained for printing applications.This work provides a deeper understanding of the internal interactions of biofilm components through systematic genetic manipulations.It thus not only broadens the application prospects of beneficial biofilms,but also serves as the basis of future strategies for targeting and effectively removing harmful biofilms.

关键词： Bacillus subtilis Biofilms Synthetic biology Living materials Environmental tolerance

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Advances in engineered Bacillus subtilis biofilms and spores, and their applications in bioremediation, biocatalysis, and biomaterials

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Synthetic and Systems Biotechnology 2021年第3期6卷 180-191页

作者： Muhammad Zubair Mohsin Rabia Omer jiaofang huang Ali Mohsin Meijin Guo Jiangchao Qian Yingping Zhuang State Key Laboratory of Bioreactor Engineering East China University of Science and TechnologyShanghai 200237PR China

Bacillus subtilis is a commonly used commercial specie with broad applications in the fields of bioengineering and biotechnology.B.subtilis is capable of producing both biofilms and spores.Biofilms are matrix-encased multicellular communities that comprise various components including exopolysaccharides,proteins,extracellular DNA,and poly-γ-glutamic acid.These biofilms resist environmental conditions such as oxidative stress and hence have applications in bioremediation technologies.Furthermore,biofilms and spores can be engineered through biotechnological techniques for environmentally-friendly and safe production of bio-products such as enzymes.The ability to withstand with harsh conditions and producing spores makes Bacillus a suitable candidate for surface display technology.In recent years,the spores of such specie are widely used as it is generally regarded as safe to use.Advances in synthetic biology have enabled the reprogramming of biofilms to improve their functions and enhance the production of value-added products.Globally,there is increased interest in the production of engineered biosensors,biocatalysts,and biomaterials.The elastic modulus and gel properties of B.subtilis biofilms have been utilized to develop living materials.This review outlines the formation of B.subtilis biofilms and spores.Biotechnological engineering processes and their increasing application in bioremediation and biocatalysis,as well as the future directions of B.subtilis biofilm engineering,are discussed.Furthermore,the ability of B.subtilis biofilms and spores to fabricate functional living materials with self-regenerating,self-regulating and environmentally responsive characteristics has been summarized.This review aims to resume advances in biological engineering of B.subtilis biofilms and spores and their applications.

关键词： Bacillus subtilis Biofilms Spores Biocatalysis Bioremediation Biomaterials Synthetic biology

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微生物学全英文教学的意义、问题以及促研促教的实践探索

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生物工程学报 2022年第7期38卷 2649-2654页

作者：黄娇芳童阿康罗远婵钱江潮吴辉王启要庄英萍华东理工大学生物工程学院上海200237

微生物涉及人类生活的方方面面,微生物学是各类高校为生命科学、医学、药学、农业、林业、食品等有关专业开设的本科生必修专业基础课。在国际化和一流学科发展趋势下,全英文授课具有重要意义并越来越受到重视。本文旨在探讨在如今面向... 详细信息

微生物涉及人类生活的方方面面,微生物学是各类高校为生命科学、医学、药学、农业、林业、食品等有关专业开设的本科生必修专业基础课。在国际化和一流学科发展趋势下,全英文授课具有重要意义并越来越受到重视。本文旨在探讨在如今面向人类生命健康、强调学科交叉的时代,如何结合本学校专业优势,开展微生物学英文教学的课程改革,将微生物学与医药、农业、环境、健康等充分结合,力争做到以学促研、以学促教,打造出具有本学校特色的微生物学全英文课程,将有关实践探索与微生物学教学工作者进行交流。

关键词：微生物学课程改革英文教学促研促教实践探索

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“微生物学”全英文课程的建设改革与思考

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生物工程学报 2022年第8期38卷 3099-3109页

作者：罗远婵张晓彦王启要黄娇芳胡凤仙高淑红叶蕊芳左鹏庄英萍吴辉华东理工大学生物工程学院上海200237

“微生物学”是高等院校生物类、生物工程类及相关专业的专业基础课程。目前我国高等院校的“微生物学”以中文授课为主,但随着“双一流”建设等教改政策的推进及学生求学多元化需求的增加,全英文“微生物学”课程建设已势在必行。华东... 详细信息

“微生物学”是高等院校生物类、生物工程类及相关专业的专业基础课程。目前我国高等院校的“微生物学”以中文授课为主,但随着“双一流”建设等教改政策的推进及学生求学多元化需求的增加,全英文“微生物学”课程建设已势在必行。华东理工大学自2016年即开始“微生物学”全英文授课,并在授课方式和课程内容方面进行了改革和创新。“微生物学”全英文课程开设后,学生的学习兴趣有了很大的提高,科研能力和实践能力有了长足的进步,在专业英语的听、说、读、写能力方面也领先于同年级其他同学,为“双一流”建设背景下国家级一流本科专业创新性人才培养提供了重要支撑。

关键词：全英文授课微生物学教学改革专业英语科研能力

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基于Peplau人际关系理论的出院计划对甲状腺癌手术患者心理健康、社会功能及生存质量的影响

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中外医学研究 2024年第12期22卷 91-94页

作者：冯娇芳黄婷曹珊石思思大冶市人民医院湖北大冶435100

目的:探讨基于Peplau人际关系理论的出院计划对甲状腺癌手术患者心理健康、社会功能及生存质量的影响。方法:将2022年1月—2023年6月在大冶市人民医院甲乳胸外科接受治疗的186例患者作为研究对象,按随机数表法将患者分为对照组和观察组,... 详细信息

目的:探讨基于Peplau人际关系理论的出院计划对甲状腺癌手术患者心理健康、社会功能及生存质量的影响。方法:将2022年1月—2023年6月在大冶市人民医院甲乳胸外科接受治疗的186例患者作为研究对象,按随机数表法将患者分为对照组和观察组,各93例。对照组接受常规院外护理,观察组接受基于Peplau人际关系理论的出院计划干预,比较两组心理健康、社会功能、生存质量和护理满意度的差异。结果:护理前,两组心理健康测试问卷(DCL-90)评分比较,差异无统计学意义(P>0.05);护理后,两组DCL-90评分较护理前降低,且观察组低于对照组,差异有统计学意义(P0.05);护理后,两组躯体功能、社会功能、心理功能、角色功能评分较护理前升高,且观察组高于对照组,差异有统计学意义(P<0.05)。观察组服务态度、护理技能、沟通情况、疾病相关知识掌握情况评分高于对照组,差异有统计学意义(P<0.05)。结论:基于Peplau人际关系理论的出院计划应用于甲状腺手术患者,能改善心理健康状态,提高社会功能和生存质量,还可提高护理满意度。

关键词：甲状腺癌 Peplau人际关系理论出院计划心理健康社会功能生存质量

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GacA对假单胞菌株M18两个phz基因簇和菌群传感的调控

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微生物学报 2009年第10期49卷 1306-1316页

作者：史鸣奇李雅乾王沂黄娇芳黄显清许煜泉上海交通大学生命科学技术学院教育部微生物代谢重点实验室Bio-X研究中心上海200240

【目的】假单胞菌株M18(Pseudomonassp.M18)是从甜瓜根际土壤中分离获得的一株对多种植物病原菌具有显著拮抗作用的菌株,在菌群传感(quorumsensing)系统的调控下,能分泌吩嗪-1-羧酸(PCA)以及多种吩嗪(phz)类衍生物的抗真菌物质。全局性... 详细信息

【目的】假单胞菌株M18(Pseudomonassp.M18)是从甜瓜根际土壤中分离获得的一株对多种植物病原菌具有显著拮抗作用的菌株,在菌群传感(quorumsensing)系统的调控下,能分泌吩嗪-1-羧酸(PCA)以及多种吩嗪(phz)类衍生物的抗真菌物质。全局性因子GacA是M18菌株吩嗪类物质的合成与菌群传感系统的重要调控因子,本文将就GacA对上述两者的调控做进一步研究。【方法】PCR基因扩增和测序研究M18菌株中PCA合成基因簇,运用RT-PCR及构建phzA-lacZ转录融合手段研究M18菌株中两个phz基因簇各自的转录特征以及受全局性因子GacA的调控作用,运用翻译融合手段进一步研究M18菌株中GacA对菌群传感系统的调控作用。【结果】M18菌株的染色体中存在着两个PCA合成基因簇phzA1-G1和phzA2-G2,与铜绿假单胞菌株(P.aeruginosa)PAO1的一致性达99%。但是,M18菌株phzA2-G2基因簇下游的非编码区与PAO1菌株不同,存在着三段单位长度为144 bp的重复序列;在野生菌株M18中,phzA1-G1的转录水平明显高于phzA2-G2,GacA促进phzA1-G1转录,抑制phzA2-G2转录,区别性地调控两个phz基因簇的转录,GacA在整体上抑制phz基因簇的转录,与PAO1菌株中,GacA对phz的调控方式相反;gacA基因突变对菌群传感系统中lux家族基因中的lasI表达量无显著影响,但正调控las系统下游的rhlI表达量,GacA对phz基因簇表达的调控部分通过菌群传感系统实现。【结论】在M18菌株和PAO1菌株中,GacA对吩嗪类产物合成的调控方式相反,对菌群传感系统的调控也存在着差异性,这些差异可能是两个菌株在各自不同生境下长期进化的结果。

关键词：吩嗪-1-羧酸 phz合成基因簇 GacA 菌群传感假单胞菌株M18

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L-肉碱的生理功能、生物学制备及检测方法研究进展

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食品科学 2015年第5期36卷 205-211页

作者：杨月英黄娇芳顾金杰史吉平王红英大连工业大学生物工程学院辽宁大连116034 中国科学院上海高等研究院生物炼制实验室上海201210 上海科技大学物质科学与技术学院生物灵感工程实验室上海201210

L-肉碱即左旋肉碱,又叫维生素BT,是一种广泛存在于动物、植物以及部分微生物体内的活性异构体,其主要功能是参与脂肪酸的代谢。近年来,L-肉碱越来越广泛地用于新型的功能食品和降血脂新药的开发,因此,其生产方法和检测都面临更高的技术... 详细信息

L-肉碱即左旋肉碱,又叫维生素BT,是一种广泛存在于动物、植物以及部分微生物体内的活性异构体,其主要功能是参与脂肪酸的代谢。近年来,L-肉碱越来越广泛地用于新型的功能食品和降血脂新药的开发,因此,其生产方法和检测都面临更高的技术要求。文章重点综述了L-肉碱的生理功能、生物法制备以及检测方法,并对其未来发展方向进行展望。

关键词： L-肉碱脂肪酸代谢生物合成法活性异构体检测

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土壤污染修复中活体功能材料的应用研究进展

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生物加工过程 2023年第4期21卷 379-389,438页

作者：徐燕赵纯骏娄思雨彭孜怡周斌辉陈林黄元培项沁媛黄娇芳华东理工大学生物工程学院生物反应器工程国家重点实验室上海200237 华东理工大学材料科学与工程学院上海200237 上海市生态环境局执法总队上海200235 华东理工大学上海生物制造产业省部共建协同创新中心上海200237

土壤污染是现今重要的环境问题之一,对生态系统和人类健康均造成了不同程度的危害。国内外研究者将各类性能优异的材料和具备修复能力的微生物结合,构建了不同的活体功能材料,对污染的土壤进行修复。活体功能材料兼具活体生物细胞和静... 详细信息

土壤污染是现今重要的环境问题之一,对生态系统和人类健康均造成了不同程度的危害。国内外研究者将各类性能优异的材料和具备修复能力的微生物结合,构建了不同的活体功能材料,对污染的土壤进行修复。活体功能材料兼具活体生物细胞和静态材料的双重特性,具备环境响应性、可自我复制、可编程化和智能化等优势,在污染修复方面有较大的发展潜力。本文着重围绕土壤污染的有机化合物和重金属污染问题,简述了土壤污染修复的物理化学方法以及常见的生物修复方法,重点综述了近年来活体功能材料在有机化合物污染和重金属污染修复方面的研究进展,总结了活体功能材料在土壤污染修复中的应用,并展望了未来的研究方向和前景。

关键词：活体功能材料生物被膜土壤修复重金属污染有机化合物污染

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1398中性蛋白酶的色谱柱纯化与分子鉴定

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生物技术进展 2014年第3期4卷 201-206页

作者：赵忠润陈超黄娇芳俞峰史吉平孙俊松白银赛诺生物科技有限公司甘肃白银730914 中国科学院上海高等研究院生物炼制实验室上海201210

1398食品级蛋白酶是一种由枯草芽胞杆菌1398发酵产生的用于食品加工处理的中性蛋白酶。目前国内生产工艺制取的固体酶制剂存在菌体未分离、产品颜色深、酸臭味大等缺点。本文以开发无色无臭的液体蛋白酶制剂为目的,对蛋白酶的发酵后提... 详细信息

1398食品级蛋白酶是一种由枯草芽胞杆菌1398发酵产生的用于食品加工处理的中性蛋白酶。目前国内生产工艺制取的固体酶制剂存在菌体未分离、产品颜色深、酸臭味大等缺点。本文以开发无色无臭的液体蛋白酶制剂为目的,对蛋白酶的发酵后提取、纯化工艺等进行了深入研究,分别考察了离子交换树脂层析和工业级大孔树脂对发酵液中1398中性蛋白酶的分离纯化效果,对纯化后的蛋白酶进行了Maldi-Tof质谱分析,并对编码该蛋白酶的基因进行了测序和序列分析,为进一步利用基因工程重组技术生产该蛋白酶奠定了研究基础。

关键词： 1398中性蛋白酶枯草芽胞杆菌蛋白质纯化柱层析

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miR-199a-3p通过调控CBX7对肺癌细胞A549侵袭与迁移的影响

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肿瘤预防与治疗 2019年第9期32卷 764-772页

作者：龚娇芳胡娟鲁兵何元勇黄翠萍咸宁市第一人民医院呼吸内分泌科湖北咸宁437000 湖北省科技学院湖北咸宁437000

目的:探讨miR-199a-3p负调控色素框同源蛋白7(pigment box homologous protein 7,CBX7)对肺癌细胞A549的侵袭与迁移能力的影响。方法:qRT-PCR法检测肺癌患者的肺癌组织、癌旁组织、肺癌细胞系中miR-199a-3p、CBX7的表达量,分析miR-199a... 详细信息

目的:探讨miR-199a-3p负调控色素框同源蛋白7(pigment box homologous protein 7,CBX7)对肺癌细胞A549的侵袭与迁移能力的影响。方法:qRT-PCR法检测肺癌患者的肺癌组织、癌旁组织、肺癌细胞系中miR-199a-3p、CBX7的表达量,分析miR-199a-3p与临床特征的关系。荧光素酶报告分析实验检测miR-199a-3p可与CBX7 mRNA的结合区域,qRT-PCR法检测过表达miR-199a-3p对肺癌细胞A549中的CBX7 mRNA表达的影响;Western blot法检测过表达miR-199a-3p对肺癌细胞A549中的CBX7蛋白表达的影响。Western blot法检测肺癌组织和癌旁组织中CBX7蛋白的表达。MTT实验、流式细胞法、Transwell实验检测miR-199a-3p与CBX7对肺癌细胞A549增殖、侵袭、迁移能力及周期S期聚集的调控。结果:肺癌组织中miR-199a-3p的相对表达量显著高于癌旁组织;各肺癌细胞株中miR-199a-3p的表达量均显著高于正常肺细胞;miR-199a-3p的表达量与患者肿瘤TNM分期有关。CBX7是miR-199a-3p可能作用的靶基因;miR-199a-3p可特异性地与CBX7 mRNA的3’UTR区域内的位点互补结合,进而抑制CBX7的表达;miR-199a-3p mimics转染组CBX7的mRNA及蛋白表达水平均显著降低。肺癌组织中CBX7 mRNA、蛋白的相对表达量显著低于癌旁组织;各肺癌细胞株中CBX7 mRNA的表达水平均显著低于正常肺细胞。miR-199a-3p抑制CBX7,促进肺癌细胞A549增殖、侵袭、迁移能力及周期S期的聚集;miR-199a-3p可下调CBX7促进肺癌细胞增殖。结论:miR-199a-3p能通过负调控CBX7抑制肺癌的发展,其可能成为肺癌诊断及治疗的新靶点。

关键词：肺癌 miR-199a-3p CBX7

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